DE1080113B

DE1080113B - Process for the preparation of L (ú½) -glutamine

Info

Publication number: DE1080113B
Application number: DES62881A
Authority: DE
Inventors: Dr Roger Boissonnas
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1958-06-06
Filing date: 1959-05-04
Publication date: 1960-04-21

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

kl. 12 q 6/01kl. 12 q 6/01

INTERNAT. KL. C 07 CINTERNAT. KL. C 07 C

AUSLEGESCHRIFT 1080113EDITORIAL NOTICE 1080113

S 62881 IVb/12 qS 62881 IVb / 12 q

ANMELDETAG: 4. MAI 1959REGISTRATION DATE: MAY 4, 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DEK
AUSLEGESCHRIFT: 21. APRIL 1960NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE DEK
EDITORIAL: APRIL 21, 1960

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von L(+)-Glutamin, das ermöglicht, reines, optisch einheitliches L(+)-Glutamin ohne Bildung eines Racemates in technischem Maßstab und in hoher Ausbeute zu erhalten. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen y-Ester der L-Glutaminsäure mit Ammoniak in Gegenwart von Schwefelkohlenstoff behandelt und aus dem Reaktionsprodukt L(-|-)-Glutamin durch Ansäuern in Freiheit setzt.The invention relates to a process for the production of L (+) - glutamine, which enables pure, optically uniform Obtain L (+) - glutamine without the formation of a racemate on an industrial scale and in high yield. The process is characterized in that one y-ester of L-glutamic acid with ammonia treated in the presence of carbon disulfide and from the reaction product L (- | -) - glutamine by acidification sets in freedom.

Es wurde schon ohne Erfolg versucht, die leicht zugänglichen y-Ester der L-Glutaminsäure (II) direkt zu amidieren. Es entsteht aber dabei immer in überwiegender Menge Pyrrolidoncarbonsäure (III) [A. F. Beecham, J. Am. Chem. Soc, 76, S. 4615 (1954)]. Die Einführung und nachträgliche Abspaltung von Gruppen zum Schutz der Aminogruppe war bisher für eine billige synthetische Darstellung von L(+)-Glutamin wirtschaftlich untragbar.Attempts have already been made, without success, to directly add the easily accessible y-ester of L-glutamic acid (II) amidate. However, a predominant amount of pyrrolidonecarboxylic acid (III) is always formed [A. F. Beecham, J. Am. Chem. Soc, 76, p. 4615 (1954)]. The introduction and subsequent separation of groups to protect the amino group was previously economical for a cheap synthetic preparation of L (+) - glutamine intolerable.

Es wurde nun gefunden, daß ein einfaches Zufügen von Schwefelkohlenstoff vor der Amidierung von y-Estern der Glutaminsäure (II) die Bildung von Pyrrolidoncarbonsäure (III) fast vollständig unterdrückt. Es entsteht zuerst das in reiner Form nicht leicht isolierbare Arnmoniumsalz des Dithiocarbamates des Glutaminsäurey-esters (IV), das sich durch Ammoniak in das Ammoniumsalz des Glutamin-dithiocarbamats (V) verwandelt. Diese Reaktionen können in wasserfreien oder wasserhaltigen Lösungen ausgeführt werden, wobei vorteilhafterweise als Lösungsmittel ein niederer aliphatischer Alkohol verwendet wird. Die besten Resultate werden mit einer methanolischen Lösung des L-Glutaminsäurey-methylesters erhalten.It has now been found that simply adding Carbon disulfide before the amidation of γ-esters of glutamic acid (II) the formation of pyrrolidonecarboxylic acid (III) almost completely suppressed. The ammonium salt, which is not easily isolated in its pure form, is formed first of the dithiocarbamate of the glutamic acid ester (IV), which is converted into the ammonium salt by ammonia of glutamine dithiocarbamate (V). These reactions can be anhydrous or hydrous Solutions are carried out, advantageously a lower aliphatic solvent as the solvent Alcohol is used. The best results are achieved with a methanolic solution of L-glutamic acid methyl ester obtain.

HO-CO-CH₂-Ch₂-CH-CO-OH-Verfahren zur Herstellung von L(+)-GlutaminHO-CO-CH ₂ -Ch ₂ -CH-CO-OH process for the production of L (+) - glutamine

NH,NH,

RO —CO —CHo-CH₂-CH-CO —OHRO-CO-CHo-CH ₂ -CH-CO-OH

NH,NH,

CO-CH₂-CH₂-CH-Co-OHCO-CH ₂ -CH ₂ -CH-Co-OH

IIII

-NH-NH

IIIIII

RO — CO — CH₂ — CH₂ — CH — CO— ONH₄ RO - CO - CH ₂ - CH ₂ - CH - CO - ONH ₄

NH-CS-SNH₄
IV Anmelder: Sandoz A. G., Basel (Schweiz)NH-CS-SNH ₄
IV Applicant: Sandoz AG, Basel (Switzerland)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,Representative: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte, Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg and Dr. V. Schmied-Kowarzik, patent attorneys, Frankfurt / M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 6. Juni 1958Claimed priority: Switzerland of June 6, 1958

Dr. Roger Boissonnas,, Bottmingen (Schweiz), ist als Erfinder genannt wordenDr. Roger Boissonnas ,, Bottmingen (Switzerland), has been named as the inventor

H₂N — CO — CH₂ — CH₂ — CH — CO — ONH₄ H ₂ N - CO - CH ₂ - CH ₂ - CH - CO - ONH ₄

NH-CS-SNH₄ VNH-CS-SNH ₄ V

H₂N — CO — CH₂ — CH₂ — CH — CO — OHH ₂ N - CO - CH ₂ - CH ₂ - CH - CO - OH

NH-CS-SH VINH-CS-SH VI

NH₅ NH ₅

RO-CS-SNH₄ R= AlkylRO-CS-SNH ₄ R = alkyl

VIIVII

VIIIVIII

Die Beständigkeit der Dithiocarbamoylgruppe unter diesen stark basischen Bedingungen war unerwartet. Es ist auch bemerkenswert, und konnte nicht vorausgesehen werden, daß die Bildung des Dithiocarbamates (IV) rascher verläuft als die Bildung des Xanthogenates (VIII) und daß das Gleichgewicht sich mit der Zeit nicht zugunsten der Bildung der Ammoniumsalze der Pyrrolidoncarbonsäure (III) und der Xanthogensäure (VIII) verschiebt. The durability of the dithiocarbamoyl group under these strongly basic conditions was unexpected. It is also remarkable, and could not be foreseen, that the formation of the dithiocarbamate (IV) faster than the formation of xanthate (VIII) and that the equilibrium does not favor with time the formation of the ammonium salts of pyrrolidonecarboxylic acid (III) and xanthogenic acid (VIII) shifts.

. - - ■, . 90 j 787/414. - - ■,. 90 j 787/414

Nach Beendigung der Amidierung wird der Überschuß an Ammoniak entfernt und das Reaktionsgemisch durch eine Säure, vorzugsweise Essigsäure, leicht angesäuert. Es bildet sich zuerst die freie Säure des Dithiocarboxyglutamins (VI), die sich schon spontan, aber schneller beim Erwärmen in Schwefelkohlenstoff und L(+)-Glutamin (VII) . spaltet. Das in hoher Ausbeute isolierte L(+)-Glutamin weist die gleiche optische Aktivität auf und besitzt auch sonst die gleichen Eigenschaften wie das in der Natur vorkommende Glutamin.After the amidation has ended, the excess ammonia is removed and the reaction mixture is passed through an acid, preferably acetic acid, slightly acidified. The free acid of dithiocarboxyglutamine is formed first (VI), which are already spontaneous, but faster when heated, in carbon disulfide and L (+) - glutamine (VII). splits. The L (+) - glutamine isolated in high yield has the same optical activity and otherwise has the same properties as naturally occurring glutamine.

Diese ohne Racemisierung leicht durchführbare Synthese ist bemerkenswert, weil gut bekannt ist, daß die L-Glutaminsäure und ihre Derivate ziemlich leicht racemisieren, und es stellt zugleich einen besonderen Vorteil des Verfahrens dar, daß es dabei nicht nötig ist, ein intermediär entstandenes racemisches Gemisch in seine optisch aktiven Bestandteile zu spalten.This synthesis, which can be carried out easily without racemization, is remarkable because it is well known that the Racemize L-glutamic acid and its derivatives fairly easily, and at the same time it represents a particular advantage of the process that it is not necessary to be an intermediate split the resulting racemic mixture into its optically active components.

Die Erfindung umfaßt auch folgende Arbeitsweise: Als Ausgangsmaterial dient ein y-Ester der L-Glutaminsäure, der im Reaktionsgemisch direkt durch partielle Veresterung der L-Glutaminsäure leicht erhalten wird und ohne vorherige Reinigung oder Isolierung unmittelbar durch Behändem mit Ammoniak in Gegenwart von Schwefelkohlenstoff verarbeitet wird.The invention also includes the following procedure: A γ-ester of L-glutamic acid is used as the starting material, which is easily obtained in the reaction mixture directly by partial esterification of L-glutamic acid and without prior cleaning or isolation immediately by handling with ammonia in the presence of Carbon disulfide is processed.

In den nachfolgenden Beispielen erfolgen die Temperaturangaben in Celsiusgraden.In the following examples, the temperatures are given in degrees Celsius.

example 1

Bei 0° und unter Kühlung wird 1 kg L-Glutaminsäurey-methylester in einer Mischung von 500 ecm Schwefelkohlenstoff und S1 Methanol suspendiert, während man einen Strom von Ammoniak, NH₃, bis zur Sättigung einleitet. Der Ester löst sich in einigen Minuten. Nach Schließen des Reaktionsgefäßes wird das Gemisch 3 bis 5 Tage bei 20° stehengelassen. Man nitriert und entfernt den Überschuß vom Ammoniak unter vermindertem Druck bei einer 35° nicht übersteigenden Temperatur. Nach Ansäuern durch 41 wäßrige 4n-Essigsäure wird die Lösung 30 Minuten bei 60° erwärmt und der abgespaltene Schwefelkohlenstoff abdestilliert. Nach Erkalten gibt man so viel Methanol zu, daß der Methanolgehalt auf 70 Volumprozent steigt, kühlt während 2 Stunden auf —5°, filtriert das auskristallisierte L(+)-Glutamin ab und wäscht mit Methanol und Äther. Nach Umkristallisieren durch rasches Lösen in 3,51 siedendem Wasser, Zugeben von 71 Methanol und 2stündiger Kühlung auf —5° erhält man 650 g reines L (+)-Glutamin vom Schmp.At 0 ° and with cooling, 1 kg of L-glutamic acid methyl ester is suspended in a mixture of 500 ecm of carbon disulfide and S1 methanol, while a stream of ammonia, NH ₃ , is passed in until it is saturated. The ester dissolves in a few minutes. After closing the reaction vessel, the mixture is left to stand at 20 ° for 3 to 5 days. It is nitrated and the excess ammonia is removed under reduced pressure at a temperature not exceeding 35 °. After acidification with 41% aqueous 4N acetic acid, the solution is heated for 30 minutes at 60 ° and the split off carbon disulfide is distilled off. After cooling, enough methanol is added that the methanol content rises to 70 percent by volume, the mixture is cooled to -5 ° for 2 hours, the crystallized L (+) - glutamine is filtered off and washed with methanol and ether. After recrystallization by rapidly dissolving it in 3.5 liters of boiling water, adding 71% methanol and cooling to -5 ° for 2 hours, 650 g of pure L (+) - glutamine of melting point are obtained.

187° (Zersetzung) und [a]|° = +32° (c = 3; In-SaIzsäure). 187 ° (decomposition) and [a] | ° = + 32 ° (c = 3; In-hydrochloric acid).

Example 2

Man löst bei 10° 1 kg L-Glutaminsäure in einer Lösung von 500 ecm 96%iger Schwefelsäure in 101 Methanol, läßt 4 Stunden bei 20° stehen, leitet bei 0° unter starker Kühlung einen Ammoniakstrom bis zur Neutralisation ein, gibt 500 ecm Schwefelkohlenstoff zu und leitet weiter Ammoniak bis zur Sättigung ein. Nach 3- bis 5tägigem Stehenlassen bei 20° in geschlossenem Gefäß entfernt man den Überschuß an Ammoniak unter vermindertem Druck und filtriert. Nach Ansäuern des Filtrats mit wäßriger Essigsäure verfährt man wie im Beispiel 1 weiter. Ausbeute und Eigenschaften wie im Beispiel 1 beschrieben.Dissolve at 10 ° 1 kg of L-glutamic acid in a solution of 500 ecm of 96% sulfuric acid in 101 methanol, left to stand for 4 hours at 20 °, passes a stream of ammonia at 0 ° with strong cooling until neutralization one, adds 500 ecm carbon disulfide and passes on Ammonia to saturation. After standing for 3 to 5 days at 20 ° in a closed vessel, it is removed the excess of ammonia under reduced pressure and filtered. After acidifying the filtrate with aqueous Acetic acid is proceeded as in Example 1. Yield and properties as described in Example 1.

Example 3

Man löst bei 10° 1 kg L-Glutaminsäure in einer Lösung von 400 g wasserfreiem Chlorwasserstoff in 101 Methanol und verarbeitet die so erhaltene methanolische Lösung von L-Glutaminsäure-y-methylester wie im Beispiel 2 bzw. 1 beschrieben.At 10 ° 1 kg of L-glutamic acid is dissolved in a solution of 400 g of anhydrous hydrogen chloride in 101% of methanol and processed the methanolic solution of L-glutamic acid-γ-methyl ester obtained in this way as in Example 2 or 1 described.

Claims

Claims-.

1. A process for the preparation of L (+) - glutamine, characterized in that a γ-ester of L-glutamic acid is treated with ammonia in the presence of carbon disulfide and L (-f ·) -glutamine is obtained from the reaction product by acidification in freedom puts.

2. The method according to claim 1, characterized in that a y-ester is used as the starting material the L-glutamic acid used, which is produced by esterification of the glutamic acid in the reaction mixture self-made and without prior isolation and purification with ammonia in the presence of Carbon disulfide is treated.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that there is a starting material lower aliphatic γ-ester of L-glutamic acid, preferably L-glutamic acid-γ-methyl ester, is used.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the reaction is carried out in a low molecular weight aliphatic alcohol, preferably methanol, carries out.